電子設備的防雷保護

張和平

（作者單位：河南省淮陽縣廣播電視臺）

電子設備的防雷保護

張和平

（作者單位：河南省淮陽縣廣播電視臺）

本文主要介紹了雷電的形成，雷電給人們的人身財產(chǎn)造成了很大損失，特別是對電子設備的危害性非常大，通過對電子設備采取一定的避雷措施，可減少雷電的危害。

防雷保護；鈕扣型避雷器；隔離變壓器

1 雷電的形成

在云的不同部位聚集著兩種極性不同的電荷，使云的內(nèi)部和云與地之間形成了很強的電場。這種電場強度可高達幾千伏/厘米，局部地甚至可達1萬伏/厘米左右。這樣強的電場常常可把云層內(nèi)外的大氣擊穿，在云與地面之間、云與云之間或在一塊云的不同部位之間爆發(fā)出強大的電火花，這就是閃電。在閃電通道中，極短的時間內(nèi)有大量電流流過，空氣被加熱到上萬攝氏度而迅速膨脹，氣壓突增，引起與爆炸相仿的聲波振蕩，發(fā)出雷聲。雷聲的頻率大部分不超過100Hz，雷聲中聽不到部分的能量要比聽得到的大很多。

每年，全世界大約會發(fā)生160萬次打雷現(xiàn)象，可以說，每時每刻都在打雷。對人類危害較大的是雷云的電荷與大地感應電荷之間的放電，也就是常說的落雷。落雷大多是雷云中的負電荷對大地的放電，個別的也有雷云中的正電荷向大地放電的情況；在山頂或高塔地方的落雷，則可能是從大地向雷云方向的放電。

雷電會影響空間的電離層，阻礙無線電通信的順利進行，閃電時可產(chǎn)生強大的電磁波，頻率從幾赫到幾千兆赫，嚴重干擾無線電通信。閃電產(chǎn)生的沖擊波具有很大的破壞力，毀壞建筑物和傷害人畜的情況時有發(fā)生。幾年前美國紐約25小時大停電，起因就是雷擊。現(xiàn)在的微波中繼站和電視中繼站大多設置在山上，經(jīng)常有被雷擊的報道。現(xiàn)代的無線電設備大多已集成化，工作電壓比較低，耐過電壓的能力較弱，一旦有雷電引起的沖擊電壓入侵，就會引起故障。

2 雷電對電子設備的危害

當高塔被雷擊時，雷擊電流沿著鐵塔流入大地，如果落雷附近有配電線，由于雷擊大電流的電磁感應會引起很大的感應電壓。前者為直擊雷，后者為感應雷。直擊雷產(chǎn)生的電流很大，可引起被擊物局部發(fā)熱而斷裂，附近有易燃物時就會引起火災。大電流引入地下向四面八擴散，由于大地的電阻，使局部電位升高，局部電位能達幾十千伏以上，可給人畜和電子設備帶來很大的危害。電子設備大多有接地點，這一點電位的升高會大大超過供電電源的電位。巨大的反向電位差會使電子設備的絕緣損壞，器件擊穿，甚至引起火災。配電線被雷擊或雷擊電流在配電線的感應電壓都會引入室內(nèi)造成雷害，使電視機、計算機等電子設備的電源整流器件擊穿，造成事故。根據(jù)歷年雷害的統(tǒng)計，感應雷造成的事故與直擊雷還要多。

3 電子設備防雷保護

防止雷害的基本方法有兩個：一是阻止雷擊電流進入電子設備；二是將侵入的電流導向大地，并使之產(chǎn)生的電位差達到最小。防止雷擊電流進入電子設備，最簡單的方法就是在打雷時切斷設備與天線、地線及電源輸入線等的連接，但這種方法并不實用，所以，通常采用避雷器、隔離變壓器、濾波器等防止雷擊電流的侵入。

避雷器的特點是在一定電壓范圍內(nèi)呈現(xiàn)很高的電阻，當元件兩端的電壓超過一定值（例如雷擊來到）時，阻值急劇下降，將電流旁路，達到保護電子設備的目的。

硅穩(wěn)壓二極管是一種理想的避雷元件，工作電壓從幾伏到幾百伏。由于這種元件難于制作耐高壓的產(chǎn)品，所以，它主要用于電子設備內(nèi)部元器件的過壓保護。

鈕扣型避雷器是利用它的一個放電間隔，高壓時擊穿，來達到避雷效果。擊穿電壓的大小與它的電極形狀、內(nèi)裝氣體的種類和壓力有關(guān)。這種元件可以作得較小，電容也很小，可用于高頻電路中。用在高頻電路時，可將它組織在同軸連接器中，成為同軸避雷器。

隔離變壓器的初級與次級繞組間具有靜電屏蔽能力，繞組與繞組和鐵芯之間具有幾千伏以上的絕緣能力。初級和次級的匝數(shù)比為1∶1。當感應雷擊電流向設備的電源入侵時，它能抑制浪涌電壓的通過，當接地點的電位上升時，設備整體的電位與地電位同時上升，故可以保護內(nèi)部元器件部件不受損壞。

濾波器廣泛與其他避雷器配用，來提高避雷的效果。例如，在天線電路中加上低通或高通濾波器，在電源電路中加裝低通濾波器或靜噪濾波器，可以抑制雷擊的無線電干擾。

將幾種避雷器結(jié)合使用，可以得到更佳的避雷效果。這種組合可以對付直擊雷和感應雷害。此外，鐵塔一定要靠地接地；接地線用銅線時，其橫截面要大于30mm；用鋁線時，其橫截面積要大于50mm；接地電阻要小于幾十歐姆。無線電設備的天線不要再安裝避雷針，否則會增加落雷的機會。